ترمومتر مقاومتی RTD
آشکارسازهای دمای مقاومتی (RTD) که اغلب به عنوان دماسنج مقاومتی شناخته می‌شوند، دستگاه‌های سنجش دما هستند که با ارتباط مقاومت یک هادی بسیار خالص در برابر دما کار می‌کنند. RTD ها معمولا در طیف وسیعی از کاربردهای فرآیند و اندازه گیری استفاده می شوند. برای کاربردهای کمتر از 600 درجه سانتیگراد، RTD ها به طور کلی جایگزین ترموکوپل ها به عنوان سنسور دمای انتخابی شده اند.
آشکارسازهای دمای مقاومتی (RTD) که اغلب به عنوان دماسنج مقاومتی شناخته می‌شوند، دستگاه‌های سنجش دما هستند که با ارتباط مقاومت یک هادی بسیار خالص در برابر دما کار می‌کنند. RTD ها معمولا در طیف وسیعی از کاربردهای فرآیند و اندازه گیری استفاده می شوند. برای کاربردهای کمتر از 600 درجه سانتیگراد، RTD ها به طور کلی جایگزین ترموکوپل ها به عنوان سنسور دمای انتخابی شده اند.
RTD ها به طور کلی از دقیق ترین سنسورهای دمای موجود در نظر گرفته می شوند. آنها علاوه بر ارائه دقت بسیار خوب، ثبات و تکرارپذیری عالی را ارائه می دهند. RTD ها همچنین دارای ایمنی بالایی در برابر نویز الکتریکی هستند و بنابراین برای کاربردها در محیط های اتوماسیون فرآیند و صنعتی، به ویژه در اطراف موتورها، ژنراتورها و سایر تجهیزات ولتاژ بالا مناسب هستند.
RTD ها چگونه کار می کنند
RTD ها بر اساس این اصل شناخته شده کار می کنند که مقاومت یک هادی با افزایش دما افزایش می یابد و با کاهش دما کاهش می یابد. در عمل، یک جریان الکتریکی کوچک از یک هادی عبور می کند که به عنوان عنصر RTD عمل می کند. سپس مقاومت در برابر آن جریان الکتریکی بر اساس ویژگی های مقاومت شناخته شده ماده ای که عنصر RTD را تشکیل می دهد، اندازه گیری و با دمای خاصی مرتبط می شود.
عناصر RTD در سبک های مختلف موجود هستند، اما همه از یک فلز رسانا بسیار خالص مانند پلاتین، مس، آلومینیوم یا نیکل تشکیل شده اند. داخل یک کاوشگر روکش دار برای محافظت. این مواد به دلیل مقاومت بسیار قابل پیش بینی خود در برابر رابطه دما و محدوده دمای عملیاتی مورد استفاده قرار می گیرند.
پلاتین ماده ترجیحی برای عناصر RTD است. به عنوان یک فلز نجیب، پلاتین با مواد دیگر واکنش نشان نمی دهد و آن را با یک رابطه مقاومت و دما بسیار خطی و قابل تکرار در محدوده دمای موثر 272.5- تا 961.78 درجه سانتی گراد بسیار پایدار می کند. RTD های پلاتینیوم، که اغلب PRT (ترمومترهای مقاومتی پلاتین) نامیده می شوند، به اندازه کافی دقیق هستند تا به عنوان حسگرهایی که استاندارد بین المللی دما، ITS-90 را تعریف می کنند، عمل کنند. RTD هایی با بالاترین دقت، SPRT (ترمومترهای استاندارد مقاومتی پلاتین) نامیده می شوند که می توانند دقتی تا 0.001 ± درجه سانتی گراد داشته باشند.
عناصر RTD بر اساس مقاومت آنها بر حسب اهم در دمای 0 درجه سانتیگراد طبقه بندی می شوند. به عنوان مثال، رایج ترین طبقه بندی، Pt100، مقاومت 100Ω را در 0 درجه سانتی گراد نشان می دهد. مقاومت در برابر ضریب دما به طبقه بندی عنصر RTD با سنسورهای Pt100 در 0.385 Ohm/°C و سنسور Pt1000 در 3.85 Ohm/°C بستگی دارد. حسگرهای Pt1000، بنابراین وضوح بالاتر n را ممکن می‌سازد در حالی که سنسورهای Pt100 محدوده دمایی وسیع‌تری را ارائه می‌کنند.
RTD ها همچنین در پیکربندی سیم کشی خود متفاوت هستند. یک قانون ساده این است که هرچه سیم های RTD بیشتر باشد، دقت آن بیشتر است. از آنجایی که سیم های سربی، معمولاً مسی، مقدار مقاومت خاص خود را متفاوت از عنصر پلاتین دارند، می توانند بر دقت RTD تأثیر بگذارند. RTD های دو سیمه ابزار عملی برای محاسبه مقاومت مرتبط با سیم های سربی مسی ندارند و بنابراین کمترین پیکربندی را دارند. RTD های سه سیم، رایج ترین پیکربندی، از پل وتستون برای جبران مقاومت سیم سربی استفاده می کنند. RTD های چهار سیم دقیق ترین هستند زیرا قادر به جبران کامل مقاومت سیم ها بدون توجه به خصوصیات فیزیکی آن ها هستند.
سبک های RTD
لایه نازک:
عناصر لایه نازک از یک بستر سرامیکی تشکیل شده است که یک لایه بسیار نازک (1 تا 10 نانومتری) از مواد مقاوم، که معمولاً پلاتین است، روی آن قرار گرفته است. یک لایه اپوکسی یا شیشه یک پوشش محافظ روی پلاتین ایجاد می کند. عناصر لایه نازک واکنش سریع‌تری نسبت به سایر سبک‌های ساخت‌وساز ارائه می‌کنند، هرچند با هزینه پایداری کمتر. اندازه و شکل المنت، نصب آن را بر روی سطوح صاف، به ویژه در فضاهای تنگ، آسان می کند.
این عناصر تا دمای 300 درجه سانتیگراد کار می کنند، اما اگر با سرامیک یا شیشه محصور شوند، می توانند تا 500 درجه سانتیگراد کار کنند. عناصر لایه نازک فقط می توانند در یک محدوده دمایی باریک عمل کنند زیرا نرخ های انبساط مختلف برای بستر سرامیکی لایه مقاوم پلاتین می تواند بر ضریب دمای مقاومتی تأثیر بگذارد.
سیم پیچ:
عناصر سیم پیچ از یک سیم حسگر تشکیل شده است که دور یک هسته عایق پیچیده شده است. قطر سیم پیچ مصالحه ای بین پایداری مکانیکی و اجازه انبساط سیم برای به حداقل رساندن کرنش و رانش متعاقب آن را فراهم می کند. مواد انتخاب شده به عنوان سیم حسگر، هسته و سیم های سربی برای به حداقل رساندن EMF انتخاب می شوند که در غیر این صورت خوانش ها را مخدوش می کند. عناصر سیم پیچی دقت بالاتری نسبت به سایر انواع RTD ها، به ویژه در محدوده دمایی وسیع ارائه می دهند. المان های سیمی برای دمای 660 درجه سانتیگراد مناسب هستند.
عنصر سیم پیچ:
عناصر سیم پیچ از سیم پیچی استفاده می کنند که توسط یک تکیه گاه مکانیکی در جای خود نگه داشته می شود. این یک طراحی بدون کرنش ایجاد می کند که به سیم پیچ اجازه می دهد تا آزادانه با تغییر دما بدون هیچ تاثیری منبسط و منقبض شود.
این یک طراحی بدون کرنش ایجاد می کند که به سیم پیچ اجازه می دهد تا آزادانه با تغییر دما بدون هیچ تأثیری از مواد دیگر منبسط و منقبض شود. این دقیق ترین و پایدارترین سبک در بین سبک های RTD است و تا حد زیادی جایگزین المان های سیم پیچ شده است. عناصر کویل برای دماهای تا 850 درجه سانتیگراد مناسب هستند.
مزایا و معایب RTD ها
RTD ها در مقایسه با سایر سنسورهای دما، به ویژه ترموکوپل ها، دارای تعدادی مزایا و معایب ذاتی هستند.
مزایای RTD:
- ثبات خوب
- دقت عالی
- مقاوم در برابر آلودگی
- خطی بودن خوب
- بسیار قابل تکرار
- سنجش دمای منطقه
معایب RTD:
- هزینه بالاتر
- منبع فعلی مورد نیاز است
- زمان پاسخ آهسته
- محدوده دمای پایین تر
- خود گرمایشی
- حساسیت متوسط به تغییرات دمایی کوچک
مواردی که هنگام انتخاب RTD یا ترموکوپل باید در نظر گرفت:
- محدوده دمایی مورد نیاز چقدر است؟
- چه سطحی از دقت مورد نیاز است؟
- آیا زمان پاسخ یک عامل است؟
- منبع تغذیه موجود است؟
- آیا سنسور در برابر سایش یا مقاومت در برابر لرزش قرار می گیرد؟
- آیا مقاومت شیمیایی لازم است؟
- فاصله سنسورها از کنترلر یا نمایشگرشان چقدر خواهد بود؟
اگر در مورد RTD ها سؤالی دارید، لطفاً از طریق تماس با شماره 021-91035087، با یکی از مهندسان ما صحبت کنید.